测不准原理的客体化理解
2009-06-01 20:14:03
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测不准原理的客体化理解

作者 苟文俭

测不准原理是量子力学波函数中、波粒子位置x和动量P、或时间t和动能E等力学共轭量具有互补性,它们均不能分别被同时准确测量的规律。用h表示普朗克常数,测不准原理的数学表示是ΔEΔt ≥ h或ΔPΔx ≥ h。

量子力学一般也都用“QM”表示。

(一)

QM中粒子位置和动量、或时间和动能为什么不能分别被同时准确测量呢?主流观念认为,这是因为我们的测量对微观粒子运动不可避免的产生了干扰。但如下所述,主流理论又完全拒绝了对它的这种诠释。

1、在量子场理论中,对场量子传播的距离与其动量大小的关系,就都是根据测不准原理来确定的。场量子传播完全是自在的,这与我们人为的测量显然无任何关联。即量子场理论就完全否定了测不准原理是我们测量产生的干扰所致。

2、在标准模型中,微观粒子的相互作用距离,也是根据测不准原理来确定的。微观粒子间的相互作用,当然也与我们人为的测量绝无关联。即标准模型的相互作用理论、也完全否定了测不准原理产生于我们在测量中的人为干扰。

对QM为什么有测不准原理,主流诠释认为是因为测量形成的人为干扰,但主流理论在对测不准原理的使用中,又完全否定了它产生于测量的人为干扰。这是显而易见的逻辑悖论。因此,我们应当严重质疑测不准原理是测量干扰的这种诠释。

(二)

我们的任何测量,实质上都实现于对测量对象的相互作用。因此,QM为什么有测不准原理,就可以通过微观粒子相互作用的客观事实去寻找答案。对此最清楚、最没有争议的,就是原子存在中相互作用的如下事实:

原子的定态结构表明,核与电子之间的相互作用,只发生在电子波的全振动过程,总是以物质波的全振动过程为单位。换句话说,原子中核与核外电子的相互作用,只实现于核外电子的每一个全振动过程,而非全振动过程不会有相互作用发生。

因为微观粒子的非全振动过程不会实现相互作用,因此将无法进行有意义的实际测量。对微观粒子非全振动过程,因为无法测量,就称是粒子运动虚过程

由于微观粒子运动虚过程具有不可测量性,该过程对它的动能测量,就只能得到不准确值ΔE,相联系的时间过程也只能是不准确量Δt;考虑该虚过程也可以有超过全振动的情形,根据QM的已有结果,对微观粒子运动虚过程就应有:

ΔEΔt ≥ h………(1)。

同样,在粒子运动虚过程中测量粒子动量P,也就只能得到不准确值ΔP,相联系的空间过程也只能是不准确量Δx,根据QM也就还有:ΔPΔx ≥ h………(2)。

容易看清楚,(1)、(2)式也就是QM测不准原理的数学表述。

(三)

把有质量的客观存在物,作者就称是客体。微观粒子也即是微观客体。

从获得(1)、(2)式的上述分析论证过程就容易理解:微观客体力学共轭量不能准确测量的原因,是因为运动的微观客体存在、有无法实现相互作用的非全振动过程。由此,对QM测不准原理,我们就可以做如下客体化理解:

1、微观客体力学共轭量不能准确测量,具有互补性,其客体化根源是因为微观客体运动有无法实现相互作用的非全振动过程形成的虚过程。

2、只有微观客体运动存在的非全振动过程,它的力学共轭量才不能准确测量,满足测不准原理,对微观客体运动的每一个全振动过程,它的力学共轭量都能够被准确测量,不满足测不准原理。

3、只有在运动中确信已实际构成了物质波的客体,在它的非全振动过程形成的动虚过程中,力学共轭量才具有互补性。即QM测不准原理并非是普遍原理。

(四)

简单的分析就可以明白,从QM测不准原理如上的客体化理解,就可以得到如下三个意想不到的成果。

1、本文(一)所述,对QM测不准原理,主流诠释与在主流理论的使用中有显而易见的逻辑悖论,但由于QM测不准原理的客体化理解,它并不形成于测量的干扰,这样的逻辑悖论自然也就不复存在了。

2、我们知道,在德布罗意物质波的理论中,若粒子运动的物质波波长为λ、频率为ν,则就有该粒子的能量E=νh和动量P=h/λ的取值。即只要我们用晶体干涉等实验准确测量了λ、ν,也就能获取准确的E、P之值。薛定谔的QM动力学表述,依据的就正是德布罗意物质波,也使用了E、P的这些关系式,完全是建立在了它们有准确值的基础之上。但当海森堡在分析波QM的函数ψ=Ae2лi〔px-Et〕/h的动量或能量取值时,却又得到了它们不能准确测量的测不准原理。即QM从E、P是准确值出发,由它的波动方程确,却又演绎出了它们不能准确测量的结果。在QM形式化表述中就又形成了E、P取值的逻辑悖论。

另一方面,电子与质子固有的康普顿频率与波长都有确定值,因此它们固有动量与能量都是准确的,并非是QM所述的测不准。

显然,QM测不准原理上述客体化理解,就既消除了QM形式化表述中E、P取值的逻辑悖论,自然也没有粒子固有的康普顿频率与波长为什么有确定值的困惑。

3、由于在运动中确信已实际构成了物质波的客体,在它运动的非全振动过程,其力学共轭量才满足测不准原理。这样就可以理解:在现代量子场理论中,对在运动中是否已实际构成物质波还不明确的客体使用测不准原理,就正如作者在博文《测不准原理并非是普适原理》中所述,会构成了众多难以理解的疑难。

有了测不准原理的如上客体化理解,就不仅彻底消除了QM预示的多世界问题、量子纠缠态的非定域关联问题、既死又活的“薛定谔猫”等所有难以理解的疑难,把对QM的研究从纯粹的数学游戏中解脱出来,而且也还会实现现代量子场理论观念的重大突破,使我们对量子场理论的研究有可能发生革命性转变。

完成于2009-5-31

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